Учёные создали компьютер всего лишь из одного атома и света

Индустрия пришла к производству 3-нм транзисторов и идёт дальше несмотря на множество препятствий. Но как далеко нам позволено зайти в создании самого маленького вычислительного элемента? Учёные из Университета Тулейна, штат Луизиана, на основе эксперимента показали, что компьютеры можно будет строить даже на таких маленьких фундаментальных строительных блоках, как атомы. Одного атома достаточно, чтобы хранить и обрабатывать данные.

Поскольку мы подходим к границе возможностей современных техпроцессов, важно заранее ответить на вопросы, что такое «компьютер» и насколько малой может быть вычислительная единица. Учёные из Луизианы взяли на себя смелость и продемонстрировали, что атомы вполне годятся на эту роль, а вся обработка и ввод-вывод информации будут полностью оптическими.

«У нас была идея, что способность к вычислениям — это универсальное свойство, которым обладают все физические системы, но в рамках этой парадигмы существует огромное количество рамок для того, как можно было бы попытаться выполнить вычисления», — сказал один из ведущих авторов работы.

Учёным важно было доказать, что система на одном атоме с полностью оптическими входом и выходом будет демонстрировать нелинейные свойства. Это тем более важно, что на передний план выходят нейроморфные вычислители или ИИ-вычислители, отчасти повторяющих работу мозга и, следовательно, нелинейные по своей сути.

Развивая свою концепцию, группа учёных предложила нелинейный одноатомный компьютер с входной информацией, закодированной непосредственно в свет, и выходом также в виде света. Фильтры на выходе такой системы определяют результат вычислений.

«Наши исследования подтвердили, что этот подход работает в принципе, а также доказали тот факт, что система работала лучше, когда входной свет был представлен таким образом, чтобы вызвать более высокую степень нелинейности в системе, — поясняет автор. — Я бы, наверное, сказал, что этой работой мы пытаемся подчеркнуть, что минимальная система, способная к вычислениям, действительно существует на уровне одного атома, и что вычисления могут быть выполнены исключительно с помощью оптических процессов».